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1、提高热风炉风温的技术措施王维兴 (中国金属学会 北京 100711) 1. 我国高炉热风温度现状 2010 年前 4 个月全国重点钢铁企业热风温度为 1161，比去年升高 3， 创出历史最好水平。但是我国企业之间技术发展不平衡，热风温度最高的京唐 钢铁公司曹妃甸 5500 立方米高炉达 1300，最低的只有 916。据统计，尚有 4 个企业年平均热风温度低于 1000。新建的大于 2000 立方米高炉基本上可以 实现 1200以上的高风温，而小于 1000 立方米高炉基本上风温在 1100以下。 总体上讲，我国高炉炼铁技术经济指标中与国际先进水平相比差距最大的地方 就是在热风温度偏低，约差 1
2、00150。 2。炼铁高风温的重要性 高炉炼铁所需能源有 78%是由碳素（包括焦炭和煤粉）燃烧提供的，有 19% 的热量是由热风提供的，有 3%的热量是由炉料化学反应热提供的。应当认识到， 热风的能量是由热风炉燃烧约 45%的高炉煤气而获得的。所以说，热风是廉价 的能源，应得到最大限度的充分利用。 钢铁企业生产所用的煤炭，在生产过程中会有 34%的能量会转换为副产煤 气（包括高炉、焦炉、转炉煤气） 。这体现出钢铁工业有能源转化功能。钢铁企 业充分回收利用好副产煤气是节能减排的重要工作内容，也是降低生产成本的 重要手段和有效措施。 高风温的作用：提高 100风温的效果， 燃料比下降， kg/t
3、风温在 950 时 20 风温在 9501000 时 15 风温在 10501150 时 10 风温在1150 时 8 风温提高 100，风口区理论燃烧温度提高 60，高炉允许多喷煤粉约 35kg/t。多喷煤粉对炼铁系统有结构节能的效果，又有降低炼铁生产成本效应。 按目前的价格，一吨煤粉代替一吨焦炭，可降低炼铁生产成本约 800 元/吨。多 喷煤粉，少用焦炭，可以缓解我国主焦煤的短缺，少建焦炉，还可减少炼焦过 程中对环境的污染。 风温提高会使高炉软熔带下移变窄，渣铁温度提高，有利于滴落，降低软熔 带的煤气阻力，促进高炉顺行、高产。 提高热风温度有显著的节能减排的作用,有降焦增产和降低生产成本明
4、显的 作用.所以,炼铁企业的领导要在努力提高风温上下工夫. 钢铁联合企业各生产工序能耗占总能耗的比例见表 1。 表 1 各工序能耗占联合企业总能耗的比例 工序烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢动力比例，%7.41.215.549.45.93.69.67.5 从表 1 可看出，钢铁联合企业能源消耗的大户是炼铁和焦化工序。所以钢 铁企业的节能工作要重点抓好炼铁和焦化工序的节能效益。在钢铁生产中,能源 与环保是相互关联的两个部分.生产能耗高,必然造成污染物排放高.炼铁系统能 耗占钢铁联合企业总能源消耗的 70%,生产成本和污染物排放也占 70%以上.所以炼铁系统,应当承担钢铁联合企业的节能减排，降低生产成
5、本，实现生产过程的 环境友好。提高风温对降低炼铁燃料比是要起着重要作用。钢铁企业领导要高 度重视高风温的作用. 钢铁工业节能减排的思路是：第一，减量化用能，体现出节能要从源头抓起， 主要工作是体现在要降低炼铁燃料比；第二，提高能源利用效率，主要是充分 利用好副产煤气；第三，提高二次能源（余压、余热、余能）回收利用水平， 主要工作是要建设二次能源回收利用设施。如 TRT、CDQ、烧结余热回收等。提 高热风温度的作用,包括在降低炼铁燃料比和提高企业能源利用效率的两个方面。 其节能效果,提高生产效率和降低炼铁生产成本是显著的。 2008 年国家建设部公布的上要求,新建或改造的热 风炉要能够提供 12
6、00以上的高风温,其寿命要在 20-25 年。目前，我国热风 炉寿命大多数是低于十年，一些小高炉的热风炉寿命甚至低于五年。这些热风 炉是难以提供高风温，对企业节能减排和降低生产成本是十分不利的。实现高 风温是一个系统工程,要在多方面做工作. 3实现高风温的具体技术措施 3.1优化热风炉设计是实现高风温的前提 热风炉有内燃式、外燃式、顶燃式、石球式等类型。一般来讲，大型高炉 采用外燃式热风炉是有优势。虽然外燃式热风炉投资高，但是可以提供长期使 用高风温，总体经济上是合适的。京唐钢铁公司曹妃甸 5500 立方米高炉采用卡 鲁金顶燃式热风炉结构，实现了 1300的高风温。 石球式热风炉可以提供高风温
7、，但寿命低(一般在 5 年左右,有些在 3 年左 右)，是致命的弱点，一般在小高炉上使用。 热风炉的珙顶耐火砖在设计上，不要座在大墙的耐火砖上。可防止大墙耐 火砖在受热膨胀时顶坏珙顶耐火砖。 为提高耐火砖蓄热面积,实现热效率高和高风温,已有使用 1937 孔的格子 砖的热风炉. 在应用瑞典人开发的 Hausen 设计热风炉理论基础上，我国开发出热风炉热 工计算软件，可以得到烧炉及送风过程中任意时刻的格子砖温度分布。对优化 热风炉设计起到积极的促进作用。 高炉炼铁工艺设计规范中提出了对热风炉 设计风温和结构的要求，见表 2。表 2 不同炉容级别的设计风温及适宜的热风炉结构型式炉容级别(m3)10
8、002000300040005000设计风温(oC)12001250120012501200125012501250热风炉型式内燃或顶燃内燃、顶燃或外燃内燃或外燃外燃外燃热风炉座数334343434设计拱顶温度(oC)13001400135014501350145014501450热风炉蓄热面积及格子砖重量，应按入炉风量为基准的传热计算确定，单位炉容的蓄热面积宜为 6575 m2，不得超过 85 m2 (不含球式热风炉)。3.2热风炉烧炉制度要科学我们希望烧炉时热风炉珙顶温度不要超过 1450，最好在 1420以下。这是不影响提供高风温。这样可以防止产生氮氧化物（NOX） 。氮氧化物与水结合会
9、产生硝酸，会对热风炉珙顶钢板造成晶界腐蚀，使热风炉寿命降低。热风炉珙顶温度在烧炉和送风时的温差,希望小于 100150。这样可以起到保护珙顶耐火砖长寿，提高蓄热耐火砖的热效率。 33热风炉送风制度要科学 我们希望热风炉送风时间控制在 4060 分钟。这样的蓄热耐火砖热效率高， 也不会出现送风曲线波动大,消除对高炉生产产生不利影响。有人提出采用交错 并联式送风制度，可提高热风温度。 34热风炉耐火砖选型要科学 珙顶耐火砖要选用耐高温的硅砖，能提供高风温，又长寿。热风炉应采用致密性耐火材料及组合砖。耐火材料除应提出常规性能指标的要求外，还应提出抗蠕变性能指标要求。高温区的粘土质和高铝质耐火砖的蠕变
10、率均应小于 0.7%(12001500oC，50h，0.2MPa)。硅质耐火砖应控制残余石英含量，不宜大于 1.0%，真比重不应大于 2.34，蠕变率应小于0.5%(1500oC，50h，0.2MPa)。 石球式热风炉使用的石球要高质量，对不同部位要用不同质量的石球。柳钢的石球式热风炉寿命可达 8年左右。目前，一些中小高炉的热风炉寿命低，提供不了高风温，主要是企业为降低建设投资，买劣质耐火砖。还有与砌筑质量不好有关。现在，采购上出现一个误区，谁价格低，就买谁的，给企业带来较大的损失。采购上应有个原则，要对买的物品进行性能和价格对比，还有使用寿命和维护费用等方面的因素。热风炉寿命低，提供不了高风
11、温，造成高炉焦比升高，效率降低的损失远远大于买劣质耐火砖所省下的钱，而且污染物排放增加，环境恶化。钢铁企业要设经济师，对建设和技术改造项目进行科学评价，要在技术、经济、管理三个要素上进行系统分析计算，得出效益最大化的结论。3.5提高热风炉废气温度高炉炼铁工艺设计规范中提出了对废气温度的要求:采用常规材料的炉箅子、支柱时，热风炉排出的烟气温度不得超过 350oC；采用耐热材料时，可采用 400450oC。热风炉排出烟气的余热应回收利用，设计中应配置余热回收装置预热空气和煤气。采用干法除尘时，可不预热煤气。对单烧低热值高炉煤气的热风炉应采用热空气和煤气双预热技术，可实现1200以上的高风温。热风炉
12、废气温度提高，创造了双预热的有利条件。有条件的企业宜使用转炉煤气(转炉煤气的热值一般要比高炉煤气的热值高一倍)，进行烧热风炉,可有效地提高珙顶温度。3.6。送风系统要能保障高炉能够使用上高风温。 一些企业热风炉是能够提供高风温，但送风系统不能承受高风温，致使高 炉用不上高风温。主要表现在热风杠、热风短管、热风围管、热风阀等处存在 某些不足。除了结构上有设计缺陷外，主要是选用耐火材料质量和砌筑质量方 面的问题。 世林漯河冶金设备制造厂生产一种节水型热风阀，可节水 60%以上，寿命 在 810 年，热风温度可提高 30左右，价格比正常热风阀高 20%。 3.7.可提高风温的技术.山东慧敏科技开发有
13、限公司研发的高炉热风炉格子砖高辐射覆层技术，是一项具有极高投资收益率的节能减排增效技术一项具有极高投资收益率的节能减排增效技术。已成功应用于首钢京唐曹妃甸、沙钢、济钢、莱钢、鞍钢、武钢、邯钢、长钢、通钢、青钢、天铁等钢铁企业的 300-5500M3高炉的 105 座热风炉。应用数据证实，平均提高风温平均提高风温1515以上、或延长送风时间以上、或延长送风时间 10%10%、或降低煤气消耗、或降低煤气消耗 7%7%以上、以上、或部分兼有之。投投资回收期仅为为资回收期仅为为 3 34 4 个月。个月。福建龙岩天硕钢铁软件有限公司开发出热风炉自动优化换炉专家系统。福建龙岩天硕钢铁软件有限公司开发出热风炉自动优化换炉专家系统。该系统可实现煤气流量和空气流量匹配误差该系统可实现煤气流量和空气流量匹配误差3.0%3.0%，克服煤气压力波动的时间，克服煤气压力波动的时间55 秒，煤气热焓值纠正匹配时间秒，煤气热焓值纠正匹配时间3030 秒，提高平均风温秒，提高平均风温 15401540，最佳值，最佳值找到时间找到时间 1212 分钟。该技术已在宝钢、济钢、天铁、马钢、攀钢等分钟。该技术已在宝钢、济钢、天铁、马钢、攀钢等 2929 多座高炉多座高炉上应用。上应用。首钢自动化部也开发出热风炉自动控制系统。首钢自动化部也开发出热风炉自动控制系统。
